一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及數(shù)控沖床控制系統(tǒng)，特別涉及一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的五軸伺服數(shù)控沖床控制方式多采用工控機(jī)連接數(shù)控系統(tǒng)(或PLC)，存在以下不足:
[0003](I)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不易控制。
[0004](2)控制伺服電機(jī)采用模擬量或脈沖信號，抗干擾能力差，分辨率低，通訊速率低。
[0005](3)半閉環(huán)控制不能消除機(jī)械本身帶來的誤差，不能保證高精度要求。
[0006]工控機(jī)是一種采用總線結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程及機(jī)電設(shè)備、工藝裝備進(jìn)行檢測與控制的工具總稱。工控機(jī)具有重要的計算機(jī)屬性和特征，如具有計算機(jī)CPU，硬盤、內(nèi)存、外設(shè)及接口，并有操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議、計算能力、友好的人機(jī)界面。
[0007]工控機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)連接方式通常采用PCI總線，PC1-Express (PCIe)是最新的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)，這個新標(biāo)準(zhǔn)將全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP，最終實現(xiàn)總線標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。PC1-Express (PCIe)的主要優(yōu)勢就是數(shù)據(jù)傳輸速率高，目前最高可達(dá)到lOGB/s，而且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿Α?br>[0008]EtherCAT是一個以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開放架構(gòu)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，為系統(tǒng)的實時性能和拓?fù)涞撵`活性樹立了新標(biāo)準(zhǔn)，降低了現(xiàn)場總線的使用成本，采用EtherCAT控制伺服電機(jī)的方式增強(qiáng)抗干擾能力、提高了傳輸速率，EtherCAT還具有高精度設(shè)備同步，可選線纜冗余等特點。
[0009]在中國專利號201420676152.9中介紹了重型木材加工中心的現(xiàn)場總線實時以太網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用了工控機(jī)連接數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的控制方式，對I/o信號采集模塊通過EtherCAT總線通信，伺服電機(jī)通信米用Mechatrolink-1I / III現(xiàn)場總線，對機(jī)床機(jī)械位置沒有進(jìn)行檢測，屬于半閉環(huán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本實用新型提供了一種集成度高，編程簡單，成本低，易于控制，應(yīng)用方便，速度快，精度高的五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)。
[0011]本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0012]—種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)，由主板，信號采集模塊，鍵盤輸入模塊和顯示器構(gòu)成，所述主板由工控核心板E⑶core_E660和底板構(gòu)成，工控核心板E⑶core_E660由硬件和軟件構(gòu)成，所述工控核心板E⑶core-E660硬件采用Intel X86結(jié)構(gòu)芯片E660T作為主處理器，所述工控核心板E⑶core-E660的軟件主要由OpenPCS運(yùn)行系統(tǒng)PLC內(nèi)核、CNC內(nèi)核、SpiderContronl人機(jī)界面系統(tǒng)、EtherCAT主站協(xié)議桟構(gòu)成，所述底板與工控核心板E⑶core-E660通過320針信號引腳連接，所述底板的通訊接口與沖床電氣設(shè)備相連。
[0013]所述通訊接口包括兩個RS232、一個RS422、一個LVDS、兩個USB 口、一個CAN總線、一個 Ethernet、一個EtherCAT 和一個 PC1-Express (PCIe)總線，所述 EtherCAT 連接伺服驅(qū)動器，相鄰伺服驅(qū)動器通過EtherCAT相連，所述伺服驅(qū)動器連接伺服電機(jī)。
[0014]所述信號采集模塊主要由一塊EP4CGX50CF23C7N型號FPGA芯片和2片RAM芯片組成，可支持編碼器脈沖輸入，同時支持?jǐn)?shù)字量和模擬量的輸入及輸出，所述信號采集模塊通過PC1-Express (PCIe)總線與主板連接。
[0015]所述鍵盤輸入模塊用一塊SK5102型號可編程控制芯片通過USB接口與主板連接，支持8*8鍵盤字符輸入。
[0016]本實用新型帶來的有益效果是:
[0017]本實用新型集工控機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)于一體，集成度更高，成本更低，對I/O信號采集模塊采用PCIe總線通信，伺服電機(jī)通信采用EtherCAT總線，速度更快，能對機(jī)床機(jī)械位置檢測，屬于全閉環(huán)，精度更高。
[0018]另外，本實用新型集成PLC內(nèi)核、CNC內(nèi)核、EtherCAT主站協(xié)議棧、機(jī)床機(jī)械位置編碼器信號采集及SpiderContronl人機(jī)界面，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)邏輯控制器，G代碼執(zhí)行功能，軸插補(bǔ)功能，實時現(xiàn)場總線、閉環(huán)控制和人機(jī)交互功能。同時，在五軸伺服數(shù)控沖床上應(yīng)用時操作簡單，穩(wěn)定性強(qiáng)，在步距25mm時，沖壓速度由原來的210次/min提高到400次/min，明顯提高了生產(chǎn)效率。對機(jī)床機(jī)械位置檢測提高了加工精度。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型實施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0022]—種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)，如圖1所示，由主板1，信號采集模塊5，鍵盤輸入模塊21和顯示器22構(gòu)成，所述主板I由工控核心板(E⑶Core-E660) 2和底板3構(gòu)成，工控核心板(ECUcore-E660) 2硬件采用Intel X86結(jié)構(gòu)芯片E660T作為主處理器，所述底板3與工控核心板(E⑶core-E660) 2通過320針信號引腳連接，所述底板3的通訊接口與沖床電氣設(shè)備相連，所述通訊接口包括兩個RS232、一個RS422、一個LVDS、一個CAN總線、兩個 USB 口 9、一個 Ethernet、一個 EtherCAT 12 總線和一個 PC1-Express (PCIe) 4 總線。
[0023]信號采集模塊5主要由一塊EP4CGX50CF23C7N型號的FPGA芯片和兩片RAM芯片組成，可支持編碼器8脈沖輸入，同時支持?jǐn)?shù)字量和模擬量的輸入及輸出，信號采集模塊5通過PC1-Express (PCIe) 4總線與主板I通訊。
[0024]工作時，用U盤把機(jī)床加工程序(包括G代碼和M代碼)通過底板3的USB 口 9傳入工控核心板2。沖床I/O信號7和各軸機(jī)械位置檢測編碼器8接線到信號采集模塊5，信號采集模塊5把采集的信號通過底板3的PCIe 4總線傳入工控核心板2處理，工控核心板2綜合傳入的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)條件處理沖床加工程序，處理的數(shù)據(jù)通過底板3的EtherCAT 12總線發(fā)送至伺服電機(jī)驅(qū)動器19，伺服電機(jī)驅(qū)動器19、17、15、13和10之間都是通過EtherCAT12總線通訊。伺服驅(qū)動器19驅(qū)動伺服電機(jī)20控制沖床X軸運(yùn)行，伺服驅(qū)動器17驅(qū)動伺服電機(jī)18控制沖床Y軸運(yùn)行，伺服驅(qū)動器15驅(qū)動伺服電機(jī)16控制沖床T軸運(yùn)行，伺服驅(qū)動器13驅(qū)動伺服電機(jī)14控制沖床C軸運(yùn)行，伺服驅(qū)動器10驅(qū)動伺服電機(jī)11控制沖床A軸運(yùn)行。X軸、Y軸帶動絲杠做直線運(yùn)動，T軸、C軸帶動減速機(jī)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，A軸帶動絲杠控制打擊頭上下運(yùn)動。
[0025]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，由主板，信號采集模塊，鍵盤輸入模塊和顯示器構(gòu)成，所述主板由工控核心板E⑶COre-E660和底板構(gòu)成，所述工控核心板E⑶core-E660的硬件采用Intel X86結(jié)構(gòu)芯片E660T作為主處理器，所述底板與工控核心板E⑶Core-E660通過320針信號引腳連接，所述底板的通訊接口與沖床電氣設(shè)備相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述通訊接 口 包括兩個 RS232、一個 RS422、一個 LVDS、兩個 USB 口、一個 CAN 總線、一個 Ethernet、一個EtherCAT和一個PC1-Express總線，所述EtherCAT連接伺服驅(qū)動器，相鄰伺服驅(qū)動器通過EtherCAT相連，所述伺服驅(qū)動器連接伺服電機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集模塊主要由一塊EP4CGX50CF23C7N型號FPGA芯片和2片RAM芯片組成，可支持編碼器脈沖輸入，同時支持?jǐn)?shù)字量和模擬量的輸入及輸出，所述信號采集模塊通過PC1-Express總線與主板連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)，其特征在于，所述鍵盤輸入模塊用一塊SK5102型號可編程控制芯片通過USB接口與主板連接，支持8*8鍵盤字符輸入。
【專利摘要】本實用新型涉及數(shù)控沖床控制系統(tǒng)，特別涉及一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)。一種五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)，由主板，信號采集模塊，鍵盤輸入模塊和顯示器構(gòu)成，所述主板由工控核心板ECUcore-E660和底板構(gòu)成，所述工控核心板ECUcore-E660硬件采用Intel？X86結(jié)構(gòu)芯片E660T作為主處理器，所述底板與工控核心板ECUcore-E660通過320針信號引腳連接，所述底板的通訊接口與沖床電氣設(shè)備相連。本實用新型提供了一種集成度高，編程簡單，成本低，易于控制，應(yīng)用方便，速度快，精度高的五軸伺服數(shù)控沖床的數(shù)控系統(tǒng)。
【IPC分類】G05B19/414
【公開號】CN204925764
【申請?zhí)枴緾N201520656139
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】畢延勇
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月27日